Телеграфные ключи и манипуляторы от UR5CDX и M0EDX

\главная\р.л. конструкции\антенны\...

Изогнутый вертикальный диполь – эффективная антенна для дальних трасс

Хорошо известно, что для работы на дальних трассах преимущество перед горизонтальными диполями имеют вертикальные антенны, у которых диаграмма направленности в горизонтальной плоскости круговая, а главный лепесток диаграммы направленности в вертикальной плоскости прижат к горизонту, с низким уровнем излучения в зенит.

Однако строительство вертикалов сопряжено с решением ряда конструктивных проблем, основными из которых являются следующие.

  1. Использование алюминиевых труб в качестве вибратора связано с большими затратами.
  2. Для эффективной работы вертикала в его основании необходимо размещать систему радиалов, состоящую из большого числа (несколько десятков) проводников длиной в четверть волны, что также дорого и часто невыполнимо по конструктивным соображениям.
  3. При использовании в качестве вибратора не трубы, а провода, мачта, его поддерживающая, должна быть выполнена из диэлектрика.
  4. Все оттяжки, поддерживающие диэлектрическую мачту, также должны быть либо диэлектрическими, либо разбиты на нерезонансные участки изоляторами.
  5. Входное сопротивление вертикалов обычно ниже 50 Ом, что требует дополнительных мер для его согласования с кабелем.

С другой стороны, горизонтальные дипольные антенны, к которым можно отнести и антенны типа Inverted V, конструктивно очень просты и дешевы, чем и объясняется их популярность:

  1. Вибраторы можно выполнить из любого провода.
  2. Мачты могут быть выполнены из любого материала.
  3. Входное сопротивление горизонтальных диполей или Inverted V близко к 50 Ом и нередко можно обойтись без дополнительного согласования.

К недостаткам горизонтальных диполей можно отнести их некруговую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости и большой угол излучения в вертикальной плоскости, приемлемый, в основном, для работы на коротких трассах.

Желание сохранить преимущества и уменьшить недостатки этих двух типов антенн и привело нас к описанному ниже решению.

Берем обычный проволочный диполь и поворачиваем его на 90 градусов. Получаем вертикальный полноразмерный диполь. Для уменьшения его длины используем известное решение «диполь с отогнутыми концами» (см., например описание антенны в файлах библиотеки И. Гончаренко DL2KQ к программе MMANA-GAL Ant\Short\Curved\Curved dipole.maa). Отгибая часть длины вибратора, мы несколько теряем в усилении антенны, но значительно выигрываем в необходимой высоте мачты. Отогнутые концы вибраторов должны быть расположены друг над другом, при этом компенсируется излучение колебаний с горизонтальной поляризацией, вредного в нашем случае. Полученный вариант назовем Curved Vertical Dipole (CVD).

Моделирование показывает, что такой изогнутый вертикальный диполь легко согласуется с 50-омным кабелем и имеет малый угол излучения при круговой диаграмме в горизонтальной плоскости.

Сравним расчетные параметры антенн Inverted V и CVD диапазона 14 МГц. Результаты сведены в таблицу 1.

Начальные условия: мы располагаем диэлектрической мачтой высотой 6 м (стеклопластик или сухое дерево), концы вибраторов оттянуты диэлектрическим кордом (леска или капроновый шнур) под небольшим углом к горизонтали. Вибратор выполнен из медного провода диаметром 1-2 мм, голого или в изоляции (хорошо подходит полевой телефонный провод). В точках излома провод вибратора прикреплен к мачте.

Таблица 1

Тип

F(МГц)

R(Ом)

jX(Ом)

КСВ50

Ga(dBi)

Elev(гр)

Земля

Высота

Поляриз.

Inverted V

14.150

50.44

4.411

1.09

4.83

70.5

Реал.

6.0 м

H

CVD

14.150

56.59

-1.888

1.14

-0.33

24.1

Реал.

3.6 м

V

Под высотой в таблице имеется в виду высота точки питания антенны.

Легко видеть, что из-за укорочения излучающей части диполя антенна CVD имеет на 5 дБ меньшее усиление, однако при угле излучения 24 градуса (максимум усиления CVD) разница оказывается всего 1,6 дБ. Кроме того, антенна Inverted V (IV) имеет неравномерность диаграммы направленности в горизонтальной плоскости, достигающую 0.7 дБ, т.е. в некоторых направлениях она выигрывает у CVD по усилению всего 1 дБ.

Поскольку расчетные параметры обеих антенн оказались близкими, окончательный вывод могла помочь сделать только практическая работа в эфире.

Экспериментальная проверка CVD

Размеры CVD, которые удается разместить на мачте высотой 6 м, сведены в таблицу 2. Размеры верхнего и нижнего плеч диполя одинаковы.

Были изготовлены антенны CVD на диапазоны 28, 18 и 14 МГц. Все они имели одинаковую конструкцию (рис.1) и были выполнены из полевого телефонного провода, изоляторы – из оргстекла. При работе они поднимались на стеклопластиковую мачту высотой 6 м, при этом верхняя точка антенны была на высоте 6 м над землей. Отогнутые части вибраторов оттягивались капроновым шнуром под углом 20-30 градусов к горизонту, т.к. мы не располагали высокими предметами для крепления оттяжек. Мы убедились (это подтвердило и моделирование), что отклонение отогнутых участков вибраторов от горизонтального положения на 20-30 градусов практически не сказывается на характеристиках CVD.

Питающий кабель шел под углом около 45 градусов к вибратору и имел около точки питания антенны дроссель в виде ферритовой трубки для подавления синфазного тока и ВЧ разъем. Если кабель идет наклонно, его желательно разбить ферритовыми дросселями на участки длиной 2-3 м вблизи от полотна антенны.

Использовался один и тот же кабель питания для всех вариантов CVD. Конструктивная простота позволяла менять одну антенну на другую в течение 5 минут даже в темноте.

Таблица 2

Частота (МГц)

A
(см)

B
(см)

C
(см)

D
(см)

H
(см)

Elev.
(град.)

14.150

289

237

597.5

123

360

24.1

18.120

213

201

600

200

400

20.5

24.940

155

146

546

254

400

17.4

28.500

135

128

528

272

400

16.3

Резонансная частота антенн проверялась антенным анализатором типа MFJ-269, подстройка производилась регулировкой длины нижнего отогнутого участка вибратора, легко достижимого с земли.

Поскольку антенны изготавливались из «полевки», ее изоляция примерно на 1% увеличивала электрическую длину. Поэтому антенны, изготовленные по размерам, приведенным в таблице 2, нуждались в некотором укорочении. Сложив часть длины нижнего отогнутого провода вдвое, можно осуществлять тонкую подстройку резонансной частоты, передвигая конец загнутого участка вдоль провода, образуя своеобразный подстроечный шлейф (см. фото CVD).

Все антенны имели четко выраженный резонанс при КСВ менее 1,5.

Для сравнительных испытаний использовалась антенна Inverted V (IV) диапазона 14 МГц, установленная на металлической мачте высотой 6 м, концы вибраторов были на высоте 2,5 м над землей.

Для получения объективных оценок уровня сигнала в условиях QSB антенны многократно переключались с одной на другую с временем переключения не более одной секунды.

Было проведено 46 SSB связей при мощности 100 Вт на трассах от 80 до 4600 км в диапазонах: 14 МГц - 14 связей, 18 МГц – 24 связи, 28 МГц – 8 связей.

Результаты сравнительных испытаний в диапазоне 14 МГц сведены в табл.3.

Таблица 3

Расстояние (км)

CALL

RS
sent

RS
rcvd

Сравнительная оценка корреспондента

4600

RK0UT

57

57

CVD > IV на 2 балла

3300

RU0AJD:

59+

59

CVD > IV на 2 балла

2807

UA0BJB

57-59

57-59

CVD на слух > IV

2700

4Z5KA

59+15дБ

58

Особой разницы не отметил, но

коллега 4Z5FR подсказал, что CVD > IV

2298

RZ9MYL

59

59

CVD≈ IV, временами IV чуть > CVD

2250

UA9MN

59+5дБ

57

CVD > IV на 2 балла

1752

RV9LC

59

57

CVD > IV

1415

UA6EFH

59+20дБ

59+15дБ

CVD > IV

1325

RK6FZ/P

56

57

CVD > IV на 1 балл

1266

RV6FT

59+

58

CVD > IV на 1 балл

1234

RK6AV

59

59

CVD > IV на 2 балла

1200

RZ6BA

59+15

59+5

CVD > IV на 1 балл

1022

RZ6MM

59+5

59

CVD > IV на 1 балл

916

UR0VV

59

58

IV > CVD на 1 балл

Как видим, почти все корреспонденты отдавали предпочтение CVD. Испытания проводились в период относительно плохих условий прохождения радиоволн на ВЧ диапазонах, чем объясняется отсутствие более дальних связей.

В период отсутствия ионосферного прохождения в диапазоне 28 МГц мы провели из нашего QTH (RDA: MO-64, KO86IC) несколько связей поверхностной волной c московскими коротковолновиками на расстояние около 80 км (на горизонтальный диполь, даже поднятый несколько выше, никого услышать было невозможно).

Таблица 4

CALL

RS(T(
sent

RS)T(
rcvd

RW3APY

54

53

UA3AEY

53

53

RA3AIX

53

53

RV3AKO

52

52

RA3AS

53

53

RX3BM

53

53

RN3AAB

569

569

RA3AKM

53

53

Рис.2. Детальный фото-план антенны CVD в полевых условиях

Заключение

По нашему мнению CVD – наиболее простая из антенн, пригодных для дальних связей. Она удобна для быстрого возведения в полевых условиях: на даче, в походе. Она изготавливается из дешевых материалов и не требует много места для ее размещения. При использовании в качестве оттяжек капроновой лески она вполне может маскироваться под флагшток (кабель, разбитый на участки по 1,5-3 м ферритовыми дросселями, при этом может идти вдоль или внутри мачты и быть малозаметным), что особенно ценно при недоброжелательных соседях по даче. Для самостоятельного изучения свойств описанных антенн прилагаем файлы MMANA:

Curved Vertical Dipole 14 Mhz
Curved Vertical Dipole 18 Mhz
Curved Vertical Dipole 28 Mhz
Inverted V 14 Mhz

Мы будем благодарны всем, кто попробует этот тип антенны и пришлет нам свои результаты.

RU3ARJ Владислав, e-mail: ru3arj@mail.ru
RW3ACQ Сергей, e-mail: rw3acq@mail.ru



Глас народа
11.02.2011 20:36 А зачем ее гнуть??? ...  --  Владимир
15.12.2010 20:03 Может кто- нибудь пробовал эту антенну на диапазоне 40 метров? Е...  --  Ярослав, UT4WT...
02.09.2007 19:26 Ярослав, спасибо за Ваш эксперимент с идеей! Прочитал статью на "...  --  RW3ACQ, Сергей...
23.04.2007 16:43 Владислав, Сергей, спасибо за статью и идею. Реализовал основывая...  --  Mexico
30.03.2007 11:53 === У FD4 другие пропорции. Она хоть и многодиапазоннее, но более...  --  Аморето
24.02.2007 01:11 Владиславу: Рассмотрите ещё такой вариант антенны, как лежащее на...  --  uw1gr, Анатолий...
07.02.2007 09:52 При работе на 20ке с дачи и "в поле" использую вертикальную дельт...  --  Сергей UA0LLM...
25.01.2007 11:22 Fireman. Надо сравнивать антенна одного класса. MOHON направленна...  --  Николай UR0GT...
25.01.2007 11:16 Аморето. У FD4 другие пропорции. Она хоть и многодиапазоннее, но ...  --  Николай UR0GT...
24.01.2007 20:56 Так такая антенна (VP2E ) даыно продается и называется FD4. Несим...  --  Аморето
24.01.2007 12:41 Владиславу: антенну, которую вы испытали, хочу в тёплое время поп...  --  Анатолий, uw1gr...
23.01.2007 16:11 Вертикальный MOXON еще круче!...  --  Fireman
22.01.2007 21:02 Тут приведен доработанный вариант VP2E : forum.qrz.ru/thread13469...  --  Николай UR0GT...
22.01.2007 20:56 RU3ARJ. Владислав, после небольшой доработки VP2E диапазона 20м б...  --  Николай UR0GT...
22.01.2007 11:50 TO uw1gr: как звать американца и где посмотреть на его антенну?...  --  RU3BT
21.01.2007 17:01 UW1GR (извините за ошибку в позывном, жаль, не знаю Ваше имя). Н...  --  Владислав RU3AR...
21.01.2007 16:50 UW3GR. На новизну мы не претендуем, все антенны уже давно изобрет...  --  Владислав(RU3AR...
21.01.2007 08:41 Американец предложил вертикальный С-диполь (в виде буквы Си, или ...  --  uw1gr
21.01.2007 01:36 VP2E получше будет при той же высоте мачты. Усиление на 3 дБ боль...  --  Николай UR0GT...
20.01.2007 20:28 Если точку питания перенести в один из углов (не принципиально), ...  --  uw1gr
20.01.2007 17:06 RA9QCE Спасибо, понял. Предлагаю сделать аналог по этой схеме. Р...  --  RU3ARJ Владисла...
20.01.2007 13:13 "CVD имеет на 5 дБ меньшее усиление" по сравнению с IV, так напис...  --  UA4HLQ
20.01.2007 10:34 Какие проблемы с мачтой? Используйте стеклопластиковые удочки. ...  --  4L1FP
19.01.2007 23:07 Видимо вы не поняли имею в виду его третий том с.66 пункт 4.2.5 В...  --  RA9QCE
19.01.2007 21:47 Материал дотаточно интересный. Огорчает одно. ИЗОЛИРОВАННАЯ МАЧТА...  --  RZ3DK Валентин...
19.01.2007 20:37 Для того, чтобы избавиться от кучи радиалов и не потерять эффекти...  --  Владислав RU3AR...
19.01.2007 15:31 Запитывать в центр то зачем можно же снизу как у Гончаренко описа...  --  RA9QCE

Возврат